JP2007142144A - Field effect transistor integrated circuit and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transistor integrated circuit that improves heat radiation and has a small chip area, and to provide a manufacturing method of the transistor integrated circuit in a field effect transistor integrated circuit that uses a nitride compound semiconductor. <P>SOLUTION: A through-hole is formed in an epitaxial growth layer for constituting an AlGaN/GaN field effect transistor; a conductive material, such as a metal thick film serving as the ground, and a wiring metal are formed on the upper and lower parts of the epitaxial growth layer; and the conductive material or the wiring metal is connected electrically to the electrode of the field effect transistor via a through-hole formed in the epitaxial growth layer. The wiring metal is laid out so that the wiring metal and the conductive material form a microstrip line, and is used as a passive element to form a high-frequency integrated circuit for submillimeter-wave bands, in combination with one or a plurality of field effect transistors. The epitaxial growth layer is separated from a substrate used for the growth of crystals, such as sapphire. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば携帯電話の送受信回路、準ミリ波帯レーダシステム等で用いられる高周波トランジスタに適用できる窒化物半導体を用いた電界効果トランジスタ集積回路及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a field effect transistor integrated circuit using a nitride semiconductor that can be applied to a high-frequency transistor used in, for example, a transmission / reception circuit of a mobile phone, a quasi-millimeter wave band radar system, and the like, and a manufacturing method thereof.

GaNに代表される窒化物化合物半導体は禁制帯幅が大きいワイドキャップ半導体であり、GaAsなどの化合物半導体あるいはSi半導体などに比べて絶縁破壊電界が大きく、さらに電子の飽和ドリフト速度が大きいという特長を有しているため高周波高出力トランジスタ用に注目され研究開発が活発に行われている。ゲート長を0.18μmに短縮し、さらにゲート電極周辺でリセス構造を設けることでソース・ドレイン電極間での寄生抵抗を低減した結果、最大発振周波数fmaxも140GHzにまで向上している(非特許文献1を参照。)。さらに最近では、ゲート長を60nmとし電界効果トランジスタのfmaxとして173GHzが実現できたという報告もある(非特許文献2を参照。)。このような優れた高周波特性を用いれば20GHz以上の準ミリ波帯用トランジスタ及び集積回路としての応用が十分可能である。 この周波数帯では、UWB(Ultra Wide Band)無線通信を用いた通信アプリケーションが可能であり、例えば近距離用のレーダシステムなどへの展開が期待される。 Nitride compound semiconductors typified by GaN are wide-cap semiconductors with a large forbidden band, and have a higher breakdown electric field and higher electron saturation drift speed than compound semiconductors such as GaAs or Si semiconductors. Therefore, it is attracting attention for high-frequency and high-power transistors, and research and development are actively conducted. As a result of reducing the parasitic resistance between the source and drain electrodes by shortening the gate length to 0.18 μm and providing a recess structure around the gate electrode, the maximum oscillation frequency f max has also been improved to 140 GHz (non-patented) See reference 1.) More recently, there has been a report that a gate length of 60 nm and a field effect transistor f max of 173 GHz can be realized (see Non-Patent Document 2). If such excellent high-frequency characteristics are used, application as a quasi-millimeter wave band transistor and an integrated circuit of 20 GHz or more is sufficiently possible. In this frequency band, a communication application using UWB (Ultra Wide Band) wireless communication is possible, and for example, development to a short-range radar system is expected.

以上の通り、高周波トランジスタ用として有望である窒化物半導体を準ミリ波帯以上の周波数帯へ適用する上では、受動素子部分も含めた集積回路化が必要不可欠である。このような高周波数帯ではインダクタやキャパシタといった受動部品としてではなく、例えば基板裏面にグランドとしての全面金属と表面側に配線金属を形成した、いわゆるマイクロストリップ線路や、グランドを上記配線金属の両側方に形成したコプレーナ線路などを受動素子として集積化するのが一般的である。マイクロストリップ線路はグランドを裏面側に形成するためより小チップ面積化が可能であるが、基板を貫通させる孔を介して表面側と裏面側の金属配線を接続するという特別なプロセス技術の確立が必要となる。一般に窒化物半導体の結晶成長に広く用いらているサファイア基板を使用した場合、サファイア基板はドライエッチングでの加工が困難であり、上記の貫通孔いわゆるビアホールを形成することが不可能であるため、コプレーナ線路を用いて受動素子が作製され、準ミリ波帯用の集積回路が実現されている。前述の140GHzのfmaxを有するリセス構造電界効果トランジスタとコプレーナ線路を集積化した2段増幅器が作製され、21.6GHzにて13dBの高利得と広帯域動作及び優れた歪特性が確認されている(非特許文献3を参照。)。
T.Murata et al., IEEE Trans. Electron Devices, 52 (2005) 1042. M.Higashiwaki et al., Jpn. J.Appl. Phys., 44 (2005) L475. M.Nishijima et al., 2005 IEEE MTT-S IMS Digest, Session TU4B.
As described above, in order to apply a nitride semiconductor, which is promising for a high-frequency transistor, to a frequency band higher than a quasi-millimeter wave band, it is indispensable to make an integrated circuit including a passive element portion. In such a high frequency band, it is not as a passive component such as an inductor or a capacitor. For example, a so-called microstrip line in which the entire surface metal as a ground and a wiring metal on the surface side are formed on the back surface of the substrate, or the ground on both sides of the wiring metal. In general, the coplanar lines formed in the above are integrated as passive elements. The microstrip line can reduce the chip area because the ground is formed on the back side, but the establishment of a special process technology that connects the metal wiring on the front side and the back side through holes that penetrate the substrate. Necessary. In general, when using a sapphire substrate that is widely used for crystal growth of nitride semiconductors, the sapphire substrate is difficult to process by dry etching, and it is impossible to form the above-described through hole, so-called via hole. Passive elements are manufactured using a coplanar line, and an integrated circuit for a quasi-millimeter wave band is realized. A two-stage amplifier that integrates the above-mentioned recess-structure field-effect transistor with f max of 140 GHz and a coplanar line has been fabricated, and a high gain of 13 dB, wideband operation, and excellent distortion characteristics have been confirmed at 21.6 GHz. (See Patent Document 3).
T. Murata et al., IEEE Trans. Electron Devices, 52 (2005) 1042. M. Higashiwaki et al., Jpn. J. Appl. Phys., 44 (2005) L475. M.Nishijima et al., 2005 IEEE MTT-S IMS Digest, Session TU4B.

しかしながら、従来のGaN系電界効果トランジスタ集積回路ではコプレーナ線路を用いており、グランドをチップ表面側にて形成ているため小チップ面積化に限界があるという課題があった。また、線路両側方のグランドを同電位にするために、さらにエアブリッジ構造などの配線を施す必要があるため、製造プロセスがかえって複雑になるという課題もあった。また、サファイア基板を用いているため放熱に限界があり、高出力動作時の特性向上に限界があるということも課題であった。   However, the conventional GaN-based field effect transistor integrated circuit uses a coplanar line, and since the ground is formed on the chip surface side, there is a problem that there is a limit to reducing the chip area. In addition, in order to make the grounds on both sides of the line have the same potential, it is necessary to provide wiring such as an air bridge structure, which causes a problem that the manufacturing process is rather complicated. In addition, since a sapphire substrate is used, there is a limit to heat dissipation, and it is also a problem that there is a limit to improving characteristics during high output operation.

本発明は前述の技術的課題に鑑み、結晶成長に用いた基板を窒化物半導体層より分離し、さらに金属厚膜を形成する、あるいは異種基板に転写することで放熱を向上させると共に、結晶成長に用いた基板に貫通孔を形成することなくマイクロストリップ線路を形成し、より簡便に小さなチップ面積のGaN系電界効果トランジスタ及び集積回路及びこれらの製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above-mentioned technical problems, the present invention improves heat dissipation by separating a substrate used for crystal growth from a nitride semiconductor layer and further forming a thick metal film or transferring it to a different substrate, and crystal growth. It is an object of the present invention to provide a GaN-based field effect transistor and an integrated circuit having a small chip area and a method of manufacturing the same by forming a microstrip line without forming a through hole in the substrate used in the above.

前記の課題を解決するために、本発明の電界効果トランジスタ集積回路及びその製造方法は以下に述べる構成となっている。   In order to solve the above-described problems, the field effect transistor integrated circuit and the manufacturing method thereof according to the present invention have the following configurations.

即ち、電界効果トランジスタを構成するエピタキシャル成長層に貫通孔が形成され、このエピタキシャル成長層の上下にグランドとなる導電性材料と配線金属がそれぞれ形成され、この導電性材料あるいは配線金属が、前記貫通孔を介して電界効果トランジスタの電極と電気的に接続されている。この配線金属と導電性材料がマイクロストリップ線路を形成するように配線金属がレイアウトされ、これを受動素子とし電界効果トランジスタの一つあるいは複数個と組み合わせた集積回路を形成する。前記エピタキシャル成長層は結晶成長に用いられた基板より分離されたものである。従って、エピタキシャル成長に用いた基板に貫通孔を開けることなくエピタキシャル成長層に貫通孔を開ける工程のみでマイクロストリップ線路を実現でき、より簡便に小さなチップ面積にて高周波集積回路を形成できる。また、エピタキシャル成長に用いた基板を分離し放熱に優れた基板に転写することで放熱に優れた電界効果トランジスタを実現することが可能となる。   That is, a through hole is formed in the epitaxial growth layer constituting the field effect transistor, and a conductive material and a wiring metal serving as a ground are formed above and below the epitaxial growth layer, respectively. The conductive material or the wiring metal is formed through the through hole. And is electrically connected to the electrode of the field effect transistor. The wiring metal is laid out so that the wiring metal and the conductive material form a microstrip line, and this is used as a passive element to form an integrated circuit combined with one or a plurality of field effect transistors. The epitaxial growth layer is separated from the substrate used for crystal growth. Therefore, a microstrip line can be realized only by the process of forming a through hole in the epitaxial growth layer without forming a through hole in the substrate used for epitaxial growth, and a high-frequency integrated circuit can be formed more easily with a small chip area. Further, by separating the substrate used for epitaxial growth and transferring it to a substrate excellent in heat dissipation, a field effect transistor excellent in heat dissipation can be realized.

具体的には、請求項1記載の電界効果トランジスタ集積回路では、導電性材料の上方に半導体層がこの順に形成され、ソース及びドレイン及びゲート電極が第一の半導体層に接し、かつ前記導電性材料と前記半導体層の間に位置する形で形成され、さらに前記半導体層に貫通孔が形成され、前記貫通孔を介して、前記電極のいずれかが前記半導体層において前記電極の形成されていない側の表面に形成された配線金属と電気的に接続され、前記導電性材料と前記電極のいずれかが電気的に接続される構成となっている。   Specifically, in the field effect transistor integrated circuit according to claim 1, a semiconductor layer is formed in this order on a conductive material, a source, a drain, and a gate electrode are in contact with the first semiconductor layer, and the conductive layer is formed. Formed between the material and the semiconductor layer, a through hole is formed in the semiconductor layer, and any of the electrodes is not formed in the semiconductor layer through the through hole. It is electrically connected to a wiring metal formed on the surface on the side, and either the conductive material or the electrode is electrically connected.

このような構成とすることにより、貫通孔を介して電極を裏面に形成できるので、より小さなチップ面積にて電界効果トランジスタあるいはその集積回路を形成することが可能となる。   With such a configuration, the electrode can be formed on the back surface through the through hole, so that it is possible to form a field effect transistor or an integrated circuit thereof with a smaller chip area.

請求項2記載の電界効果トランジスタ集積回路では、請求項1記載の集積回路において、前記導電性材料と前記配線金属がマイクロストリップ線路を形成する構成となっている。   A field effect transistor integrated circuit according to a second aspect is the integrated circuit according to the first aspect, wherein the conductive material and the wiring metal form a microstrip line.

半導体層のみに貫通孔を形成する形でマイクロストリップ線路を形成でき、より簡便に小さなチップ面積にて高周波集積回路を形成することが可能となる。   A microstrip line can be formed by forming a through hole only in a semiconductor layer, and a high-frequency integrated circuit can be formed more easily with a small chip area.

請求項3記載の電界効果トランジスタ集積回路では、請求項1,2記載の集積回路において、前記配線金属の上方に前記導電性材料よりも放熱に優れた基板が形成される構成となっている。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the field effect transistor integrated circuit according to the first or second aspect, wherein a substrate that has better heat dissipation than the conductive material is formed above the wiring metal.

このような構成とすることにより、放熱に優れ、高出力動作が可能な電界効果トランジスタ集積回路を実現することが可能となる。   With such a configuration, it is possible to realize a field effect transistor integrated circuit that is excellent in heat dissipation and capable of high output operation.

請求項4記載の電界効果トランジスタ集積回路では、請求項3記載の集積回路において、前記放熱に優れた基板がSiCあるいはAlNにより構成されている。
このような構成とすることにより、より熱伝導率の大きな基板を接着することで放熱が改善され、より高出力動作が可能な電界効果トランジスタ集積回路を実現することが可能となる。
The field effect transistor integrated circuit according to claim 4 is the integrated circuit according to claim 3, wherein the substrate excellent in heat dissipation is made of SiC or AlN.
With such a configuration, it is possible to realize a field effect transistor integrated circuit capable of improving heat dissipation by bonding a substrate having a higher thermal conductivity and capable of higher output operation.

請求項5記載の電界効果トランジスタ集積回路では、請求項4記載の集積回路において、前記導電性材料の少なくとも一部が金属厚膜で構成されている。   The field effect transistor integrated circuit according to claim 5 is the integrated circuit according to claim 4, wherein at least a part of the conductive material is formed of a thick metal film.

このような構成とすることにより、異種基板を接着させることなく、より簡便に小さなチップ面積でかつ放熱に優れた電界効果トランジスタ集積回路を実現することが可能となる。   With such a configuration, a field effect transistor integrated circuit having a small chip area and excellent heat dissipation can be realized more easily without bonding different types of substrates.

請求項6記載の電界効果トランジスタ集積回路では、請求項5記載の集積回路において、前記金属厚膜はAuあるいはAgあるいはCuのメッキ層により構成されている。   A field effect transistor integrated circuit according to a sixth aspect is the integrated circuit according to the fifth aspect, wherein the metal thick film is composed of a plated layer of Au, Ag, or Cu.

このような構成とすることにより、前記金属厚膜をメッキにより容易に形成できるので、より簡便に小さなチップ面積でかつ放熱に優れた電界効果トランジスタ集積回路を実現することが可能となる。   With such a configuration, the thick metal film can be easily formed by plating, so that a field effect transistor integrated circuit having a small chip area and excellent heat dissipation can be realized more easily.

請求項7記載の電界効果トランジスタ集積回路では、請求項1,2記載の集積回路において、前記導電性材料の少なくとも一部が導電性半導体基板で構成されている。   A field effect transistor integrated circuit according to a seventh aspect is the integrated circuit according to the first and second aspects, wherein at least a part of the conductive material is formed of a conductive semiconductor substrate.

このような構成とすることにより、例えばSi半導体基板を用いた場合には加工性に優れ、より安価で小さなチップ面積を有する電界効果トランジスタ集積回路を実現することが可能となる。   With such a configuration, for example, when a Si semiconductor substrate is used, it is possible to realize a field effect transistor integrated circuit that is excellent in processability, is cheaper, and has a small chip area.

請求項8記載の電界効果トランジスタ集積回路では、請求項7記載の集積回路において、前記半導体層と前記導電性半導体基板の間に位置する形でAuSnを含む電極が形成される構成となっている。   The field effect transistor integrated circuit according to claim 8 is configured such that in the integrated circuit according to claim 7, an electrode containing AuSn is formed so as to be positioned between the semiconductor layer and the conductive semiconductor substrate. .

このような構成とすることにより、AuSnを用いることで、より簡便にまた低温にて前記導電性半導体基板と前記半導体層を接着することが可能となる。   With such a configuration, by using AuSn, the conductive semiconductor substrate and the semiconductor layer can be bonded more easily and at a low temperature.

請求項9記載の電界効果トランジスタ集積回路では、請求項1,2記載の集積回路において、前記半導体層と前記導電性材料の間、あるいは前記半導体層と配線金属の間に位置する形で比誘電率が3.9未満である絶縁膜が形成され、前記絶縁膜に形成された開口部を介して、前記電極のいずれかと前記導電性材料あるいは配線金属が電気的に接続される構成となっている。   10. The field effect transistor integrated circuit according to claim 9, wherein the dielectric constant is located between the semiconductor layer and the conductive material, or between the semiconductor layer and the wiring metal. An insulating film having a rate of less than 3.9 is formed, and one of the electrodes is electrically connected to the conductive material or wiring metal through an opening formed in the insulating film.

このような構成とすることにより、マイクロストリップ線路のグランドと配線間を低誘電率の厚膜で形成できるので、より導体損の小さなマイクロストリップ線路を集積化した電界効果トランジスタ集積回路を実現することが可能となる。   With this configuration, the ground between the microstrip line and the wiring can be formed with a thick film having a low dielectric constant, thereby realizing a field effect transistor integrated circuit in which microstrip lines with smaller conductor losses are integrated. Is possible.

請求項10記載の電界効果トランジスタ集積回路では、請求項9記載の集積回路において、前記絶縁膜がベンゾシクロブテンにより構成されている。   A field effect transistor integrated circuit according to a tenth aspect is the integrated circuit according to the ninth aspect, wherein the insulating film is made of benzocyclobutene.

このような構成とすることにより、ベンゾシクロブテンは比誘電率が2.5と小さく、より小さな導体損を有するマイクロストリップ線路を集積化した電界効果トランジスタ集積回路を実現することが可能となる。   By adopting such a configuration, it is possible to realize a field effect transistor integrated circuit in which benzocyclobutene has a relative dielectric constant as small as 2.5 and a microstrip line having a smaller conductor loss is integrated.

請求項11記載の電界効果トランジスタ集積回路では、請求項1,2記載の集積回路において、前記半導体層において前記電極が形成されている表面の一部に高抵抗化領域が形成されており、前記貫通孔の少なくとも一つが前記高抵抗化領域を貫通する形で形成される構成となっている。   The field effect transistor integrated circuit according to claim 11 is the integrated circuit according to claim 1, wherein a high resistance region is formed in a part of a surface of the semiconductor layer where the electrode is formed, At least one of the through holes is configured to penetrate the high resistance region.

このような構成とすることにより、ゲート電極と前記導電性材料あるいは配線金属を貫通孔を介して接続できるので、よりチップ面積の小さな電界効果トランジスタ集積回路を実現することが可能となる。   With such a configuration, the gate electrode and the conductive material or the wiring metal can be connected through the through hole, so that a field effect transistor integrated circuit with a smaller chip area can be realized.

請求項12記載の電界効果トランジスタ集積回路では、請求項1,2,3、4,5,6,7,8,9、10、11記載の集積回路において、前記半導体層が窒素を含む化合物半導体により構成されている。   13. The field effect transistor integrated circuit according to claim 12, wherein in the integrated circuit according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, the compound semiconductor in which the semiconductor layer contains nitrogen. It is comprised by.

このような構成とすることにより、前記窒化物化合物半導体は飽和ドリフト速度が大きく、例えばゲート長を短くすることでより高速で動作可能な電界効果トランジスタを実現でき、また絶縁破壊電界が大きく、デバイス寸法を小さくした場合でも高耐圧で高出力動作可能な電界効果トランジスタ及びこれらの集積回路を実現することが可能となる。   By adopting such a configuration, the nitride compound semiconductor has a high saturation drift speed, for example, a field effect transistor capable of operating at a higher speed can be realized by shortening the gate length, and a breakdown electric field is large. Even when the dimensions are reduced, it is possible to realize a field effect transistor capable of operating at a high output with a high withstand voltage and an integrated circuit thereof.

請求項13記載の電界効果トランジスタ集積回路では、請求項13記載の集積回路において、前記半導体層がAlGaNとGaNのヘテロ接合を含む構成となっている。   The field effect transistor integrated circuit according to claim 13 is the integrated circuit according to claim 13, wherein the semiconductor layer includes a heterojunction of AlGaN and GaN.

このような構成とすることにより、前記へテロ接合の界面では大きなシートキャリア濃度かつ高移動度が実現でき、より寄生抵抗が小さく高速動作可能な電界効果トランジスタ集積回路を実現することが可能となる。   By adopting such a configuration, it is possible to realize a field effect transistor integrated circuit capable of realizing a high sheet carrier concentration and high mobility at the interface of the heterojunction, and capable of operating at a high speed with a smaller parasitic resistance. .

請求項14記載の電界効果トランジスタ集積回路の製造方法では、基板上にチャネル領域を有する半導体層を形成する工程と、前記半導体層を貫通し基板表面へ達する貫通孔を形成する工程と、前記半導体層表面にソース及びドレイン及びゲート電極を形成する工程と、前記電極のいずれかと電気的に接続される導電性材料を形成する工程と、前記基板を半導体層より分離する工程と、前記貫通孔を介して前記電極と電気的に接続される配線金属を形成する工程を含む構成となっている。   15. The method of manufacturing a field effect transistor integrated circuit according to claim 14, wherein a step of forming a semiconductor layer having a channel region on a substrate, a step of forming a through hole penetrating the semiconductor layer and reaching the substrate surface, and the semiconductor Forming a source, drain and gate electrodes on the surface of the layer; forming a conductive material electrically connected to any of the electrodes; separating the substrate from the semiconductor layer; And a step of forming a wiring metal electrically connected to the electrode.

このような構成とすることにより、結晶成長に用いた基板に貫通孔を形成することなく、半導体層のみに貫通孔を形成し、これを介して電極を裏面に形成できるので、より簡便にかつ小さなチップ面積にて電界効果トランジスタあるいはその集積回路を形成することが可能となる。   By adopting such a configuration, the through hole can be formed only in the semiconductor layer without forming the through hole in the substrate used for crystal growth, and the electrode can be formed on the back surface through this, so it is more convenient and A field effect transistor or an integrated circuit thereof can be formed with a small chip area.

請求項15記載の電界効果トランジスタ集積回路の製造方法では、請求項14記載の製造方法において、前記導電性材料よりも放熱に優れた基板上に第二の配線金属を形成し前記配線金属と接着させる工程を含む構成となっている。   16. The method of manufacturing a field effect transistor integrated circuit according to claim 15, wherein a second wiring metal is formed on a substrate that is more radiant than the conductive material, and bonded to the wiring metal. It is the structure including the process to make.

このような構成とすることにより、放熱に優れ、高出力動作が可能な電界効果トランジスタ集積回路を実現することが可能となる。   With such a configuration, it is possible to realize a field effect transistor integrated circuit that is excellent in heat dissipation and capable of high output operation.

請求項16記載の電界効果トランジスタ集積回路の製造方法では、請求項14記載の製造方法において、前記配線金属を保持材料に接着させる工程と、前記導電性材料に半導体基板を接着させる工程と、前記保持材料を前記配線金属より分離させる工程を含む構成となっている。   The method of manufacturing a field effect transistor integrated circuit according to claim 16, wherein in the manufacturing method of claim 14, the step of bonding the wiring metal to a holding material, the step of bonding a semiconductor substrate to the conductive material, The holding material is separated from the wiring metal.

このような構成とすることにより、前記保持材料に半導体層を接着させた後に結晶成長に用いた基板を分離し、さらに半導体層を半導体基板側へ転写し保持材料を除去することで、例えば数μm程度の薄膜半導体層を容易に任意の半導体基板へ転写することが可能となる。   By adopting such a configuration, the substrate used for crystal growth is separated after adhering the semiconductor layer to the holding material, and the semiconductor layer is transferred to the semiconductor substrate side to remove the holding material. It becomes possible to easily transfer a thin semiconductor layer of about μm to an arbitrary semiconductor substrate.

請求項17記載の電界効果トランジスタ集積回路の製造方法では、請求項14記載の製造方法において、前記基板を前記半導体層より分離する工程において、前記基板裏面より光を照射し、照射した光が前記基板では吸収されず半導体層の一部にて吸収され、前記半導体層の内部に前記半導体層が分解してなる層を形成することで分離を行う構成となっている。   The field effect transistor integrated circuit manufacturing method according to claim 17, wherein, in the manufacturing method according to claim 14, in the step of separating the substrate from the semiconductor layer, light is irradiated from the back surface of the substrate, and the irradiated light is Separation is performed by forming a layer formed by decomposing the semiconductor layer inside the semiconductor layer without being absorbed by the substrate and being absorbed by a part of the semiconductor layer.

このような構成とすることにより、結晶成長に用いた基板と半導体層を大面積でかつ再現性良く分離することが可能となる。   With such a structure, the substrate used for crystal growth and the semiconductor layer can be separated in a large area and with good reproducibility.

請求項18記載の電界効果トランジスタ集積回路の製造方法では、請求項17記載の製造方法において、前記基板裏面より照射する光の光源が、パルス状に発振するレーザである構成となっている。   According to a method for manufacturing a field effect transistor integrated circuit according to claim 18, in the manufacturing method according to claim 17, the light source of light irradiated from the back surface of the substrate is a laser that oscillates in a pulse shape.

このような構成とすることにより、照射する光の出力パワーを著しく増加させることができ半導体層の分離が容易になる。   With such a configuration, the output power of the irradiated light can be significantly increased, and the semiconductor layer can be easily separated.

請求項19記載の電界効果トランジスタ集積回路の製造方法では、請求項14、15、16、17、18記載の製造方法において、前記半導体層が窒素を含む化合物半導体により構成されている。   A field effect transistor integrated circuit manufacturing method according to a nineteenth aspect is the manufacturing method according to the fourteenth, fifteenth, sixteenth, seventeenth and eighteenth aspects, wherein the semiconductor layer is made of a compound semiconductor containing nitrogen.

このような構成とすることにより、前記窒化物化合物半導体は飽和ドリフト速度が大きく、例えばゲート長を短くすることでより高速で動作可能な電界効果トランジスタを実現でき、また絶縁破壊電界が大きく、デバイス寸法を小さくした場合でも高耐圧で高出力動作可能な電界効果トランジスタ及びこれらの集積回路を実現することが可能となる。   By adopting such a configuration, the nitride compound semiconductor has a high saturation drift speed, for example, a field effect transistor capable of operating at a higher speed can be realized by shortening the gate length, and a breakdown electric field is large. Even when the dimensions are reduced, it is possible to realize a field effect transistor capable of operating at a high output with a high withstand voltage and an integrated circuit thereof.

請求項20記載の電界効果トランジスタ集積回路の製造方法では、請求項19記載の製造方法において、前記基板が、サファイアあるいはSiにより構成されている。   A field effect transistor integrated circuit manufacturing method according to claim 20 is the manufacturing method according to claim 19, wherein the substrate is made of sapphire or Si.

このような構成とすることにより、前記基板上では結晶性に優れたAlGaN/GaNへテロ接合がエピタキシャル成長できるので、より高速動作でかつ高出力動作可能なGaN系電界効果トランジスタ集積回路を実現することが可能となる。   With this configuration, an AlGaN / GaN heterojunction with excellent crystallinity can be epitaxially grown on the substrate, so that a GaN-based field effect transistor integrated circuit capable of higher speed operation and higher output operation can be realized. Is possible.

請求項21記載の電界効果トランジスタ集積回路の製造方法では、請求項19記載の製造方法において、前記半導体基板がSiにより構成されている。   The field effect transistor integrated circuit manufacturing method according to claim 21 is the manufacturing method according to claim 19, wherein the semiconductor substrate is made of Si.

このような構成とすることにより、前記半導体層をSi基板へ転写することで、より低コストの半導体基板へ転写でき、より低コストで小さなチップ面積を有する電界効果トランジスタ集積回路を実現することが可能となる。   By adopting such a configuration, by transferring the semiconductor layer to the Si substrate, it is possible to transfer the semiconductor layer to a lower cost semiconductor substrate, and to realize a field effect transistor integrated circuit having a smaller chip area at a lower cost. It becomes possible.

請求項22記載の電界効果トランジスタ集積回路の製造方法では、請求項19記載の製造方法において、前記保持材料が高分子材料フィルムにより構成されている。
このような構成とすることにより、高分子材料フィルムは可塑性に富み、半導体層あるいは結晶成長に用いた基板の反りの影響を受けずに大面積ウエハにて均一に接着させることが可能となる。
A field effect transistor integrated circuit manufacturing method according to a twenty-second aspect is the manufacturing method according to the nineteenth aspect, wherein the holding material is formed of a polymer material film.
With such a structure, the polymer material film is rich in plasticity and can be uniformly bonded to a large area wafer without being affected by the warp of the semiconductor layer or the substrate used for crystal growth.

本発明の電界効果トランジスタ集積回路及びその製造方法によれば、結晶成長に用いた基板に貫通孔を形成することなく、マイクロストリップ線路を容易に形成さきるので、より小さなチップ面積で電界効果トランジスタ集積回路を実現することが可能となる。さらに、前記マイクロストリップ線路を構成する配線金属と導電性材料の間に低誘電率膜を挿入することで、より導体損失の小さなマイクロストリップ線路を実現できる。また、電界効果トランジスタ集積回路を放熱に優れた基板に接着させ、放熱に優れた集積回路を実現できる。   According to the field effect transistor integrated circuit and the method of manufacturing the same of the present invention, a microstrip line can be easily formed without forming a through hole in a substrate used for crystal growth. An integrated circuit can be realized. Furthermore, a microstrip line with smaller conductor loss can be realized by inserting a low dielectric constant film between the wiring metal constituting the microstrip line and the conductive material. In addition, an integrated circuit excellent in heat dissipation can be realized by bonding a field effect transistor integrated circuit to a substrate excellent in heat dissipation.

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施例における電界効果トランジスタ集積回路の断面図である。同図において、101はソース電極用Auメッキ、102はBCB(ベンゾシクロブテン)膜、103はSiN膜、104は高抵抗化領域、105はn型AlGaN層、106はアンドープGaN層、107はTi/Alソース電極、108はTi/Alドレイン電極、109はPdSiゲート電極、110はドレイン電極用Auメッキ配線、111はゲート電極用Auメッキ配線である。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a field effect transistor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention. In this figure, 101 is Au plating for source electrode, 102 is BCB (benzocyclobutene) film, 103 is SiN film, 104 is high resistance region, 105 is n-type AlGaN layer, 106 is undoped GaN layer, 107 is Ti / Al source electrode, 108 Ti / Al drain electrode, 109 PdSi gate electrode, 110 Au-plated wiring for drain electrode, 111 Au-plated wiring for gate electrode.

図1は第1の実施例における、エピタキシャル成長に用いた基板を分離除去し形成する窒化物半導体を用いた電界効果トランジスタの構造を示している。ここでは例えば厚さ10μm以上のAuメッキ上にBCB膜、SiNパッシベーション膜、電界効果トランジスタを構成する電極、n型AlGaN層、アンドープGaN層、表面側の配線金属がこの順に形成されており、前記n型AlGaN層の一部の表面が例えば選択酸化やイオン注入により高抵抗化されている。さらに、前記BCB膜とSiN膜にソース電極下方にて貫通穴が形成され、前記Auメッキ層と前記ソース電極が電気的に接続されている。前記アンドープGaN及びn型AlGaN層にドレイン電極及びゲート電極のパッド部分上方にて貫通穴が形成され、その上方にそれぞれドレイン、ゲート電極用Auメッキ配線が形成されている。ここでは前記n型AlGaN層あるいは前記高抵抗化領域上に配線金属を形成し、前記ソース電極用Auメッキとの間にマイクロストリップ線路を形成し、これを前記電界効果トランジスタの一つあるいは複数個と組み合わせてミリ波集積回路を形成する形でも良い。また、トランジスタの高周波特性向上のため、ゲート電極周辺をリセス構造とし、ゲートの両側方に低抵抗のAlGaN/GaN周期構造やInAlGaN4元混晶層などのいわゆるキャップ層が形成されていても良い。本実施例においては、エピタキシャル成長に用いた基板は分離除去され、前記BCB膜を挟んでエピタキシャル成長層にAuメッキ層が形成され放熱に優れた電界効果トランジスタを実現できる。またBCB膜を厚膜化することでBCB膜は比誘電率が2.5程度と小さく寄生容量を低減できるので、高周波特性に優れた電界効果トランジスタを実現することが可能となる。また、エピタキシャル成長に用いた基板に貫通孔を開けることなくエピタキシャル成長層のみに貫通孔を開ける工程のみでマイクロストリップ線路を実現でき、より簡便に小さなチップ面積で高周波集積回路を形成できる。BCBは前述の通り低誘電率であるため、マイクロストリップ線路の線路幅を太くでき、より導体損失の小さなマイクロストリップ線路を実現できる。   FIG. 1 shows the structure of a field effect transistor using a nitride semiconductor formed by separating and removing a substrate used for epitaxial growth in the first embodiment. Here, for example, a BCB film, a SiN passivation film, an electrode constituting a field effect transistor, an n-type AlGaN layer, an undoped GaN layer, and a wiring metal on the surface side are formed in this order on an Au plating having a thickness of 10 μm or more, A part of the surface of the n-type AlGaN layer has a high resistance by, for example, selective oxidation or ion implantation. Further, a through hole is formed in the BCB film and the SiN film below the source electrode, and the Au plating layer and the source electrode are electrically connected. Through holes are formed in the undoped GaN and n-type AlGaN layers above the pad portions of the drain electrode and the gate electrode, and Au plating wirings for the drain and gate electrodes are formed above the through holes, respectively. Here, a wiring metal is formed on the n-type AlGaN layer or the high resistance region, and a microstrip line is formed between the source electrode and the Au plating, and this is used as one or a plurality of the field effect transistors. In combination, the millimeter wave integrated circuit may be formed. In order to improve the high frequency characteristics of the transistor, a recess structure may be formed around the gate electrode, and a so-called cap layer such as a low-resistance AlGaN / GaN periodic structure or an InAlGaN quaternary mixed crystal layer may be formed on both sides of the gate. In this embodiment, the substrate used for epitaxial growth is separated and removed, and an Au plating layer is formed on the epitaxial growth layer with the BCB film interposed therebetween, thereby realizing a field effect transistor excellent in heat dissipation. Further, by increasing the thickness of the BCB film, the BCB film has a relative dielectric constant of about 2.5 and can reduce the parasitic capacitance, so that a field effect transistor having excellent high frequency characteristics can be realized. In addition, a microstrip line can be realized only by a process of forming a through hole only in the epitaxial growth layer without forming a through hole in the substrate used for epitaxial growth, and a high-frequency integrated circuit can be formed more easily with a small chip area. Since BCB has a low dielectric constant as described above, the line width of the microstrip line can be increased, and a microstrip line with smaller conductor loss can be realized.

図1に示す電界効果トランジスタ集積回路を作製するためには、例えば図2に示す製造方法が考えられる。図2は、本発明の第1の実施例における電界効果トランジスタ集積回路の製造方法を示す構成図である。同図において、201はサファイア基板、202はアンドープGaN層、203はn型AlGaN層、204は高抵抗化領域、205はTi/Alソース電極、206はTi/Alドレイン電極、207はPdSiゲート電極、208はSiN膜、209はBCB膜、210はソース配線Auメッキ、211は高分子保持材フィルム、212はドレインAuメッキ配線、213はゲートAuメッキ配線である。ここでは、例えばサファイア基板上に有機金属気相成長法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD)により、アンドープGaN層、n型AlGaN層をこの順に形成した後に、図2(b)に示す通り高抵抗化領域を形成する。前記n型AlGaN層のAl組成は26%であり、Siが層全体あるいはその一部分にドーピングされている。典型的なキャリア濃度は4x1013cm-3である。ここでは例えばサファイア(0001)面上に結晶成長した場合にはGaN(0001)面上では分極による内部電界の影響によりアンドープでも1x1013cm-3程度のシートキャリアがヘテロ界面に生じるのでドーピングは必ずしも必要ではない。またサファイア(1-102)面いわゆるR面上ではGaN(11-20)面が形成され、この面上では分極電界及びこの分極によるシートキャリアが生じないため、例えばノーマリオフ型の電界効果トランジスタを容易に形成することが可能である。前記高抵抗化領域は例えば選択酸化やBなどのイオンを選択的に高濃度注入することにより形成する。さらにゲート電極あるいはドレイン電極が形成される部分の一部に例えばICP(Inductive Coupled Plasma)エッチングなどのドライエッチングによりエピタキシャル成長層を完全に除去する貫通孔を形成する。エッチングはサファイア表面にて停止され、例えば2〜3μm程度の深さとなる。さらにTi/Alソース及びドレイン電極とPdSiゲート電極を、例えば電子ビーム蒸着とリフトオフ法により形成する。前記貫通孔は前記Ti/AiあるいはPdSiで埋められる、あるいは前記電極形成とは別に真空蒸着によりAuなどの電極により埋められる構成となっている。前記ゲート電極の貫通孔は高抵抗化領域表面に形成されたパッド部分にて形成される。続いて、例えば500nmのSiN膜を例えばプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成し、その上にBCB膜を例えば3μmの厚さとなるよう塗布法により形成する。さらにソース電極上にて前記SiN膜とBCB膜に開口部を形成し、この開口部を埋める形でAuメッキにてソース配線を形成する。前記ソース配線はBCB膜全体を覆う形で形成される。このAuメッキ配線に厚さ約100μmの高分子フィルム保持材を接着する。高分子フィルムは例えば、ポリエステルからなり加熱することにより発泡し接着力がなくなる接着層を介してAuメッキ配線に接続されている。続いて、サファイア基板裏面から、KrFエキシマレーザ(波長248nm)をウエハ面内にてスキャンする形で照射する。照射されたレーザ光はサファイア基板で吸収されず、GaNでのみ吸収されるので、局所的な発熱によりサファイア基板との界面付近にてGaNの結合が分解する。これによりサファイア基板が分離し、GaN系トランジスタ構造を得ることができる。使用する光源としてはYAGレーザの第三高調波(波長355nm)、あるいは水銀灯輝線(波長365nm)を使用しても良い。また、基板を分離する方法としては、研磨による基板除去を行ってもよい。最後に、前記保持材を例えば150℃に加熱し分離する。前述の通り、サファイア基板より分離したGaN系トランジスタ構造にはドレイン及び、ゲート電極部分に貫通孔が形成されており、この貫通孔を介して表面のアンドープGaN層側にドレイン及びゲート配線をAuメッキにて形成する。この配線金属とソース配線はマイクロストリップライン線路を形成する形でも良い。本実施例においては、放熱および高周波特性に優れた電界効果トランジスタをより小さなチップ面積にて実現できる。 In order to fabricate the field effect transistor integrated circuit shown in FIG. 1, for example, the manufacturing method shown in FIG. 2 can be considered. FIG. 2 is a block diagram showing a method of manufacturing a field effect transistor integrated circuit in the first embodiment of the present invention. In the figure, 201 is a sapphire substrate, 202 is an undoped GaN layer, 203 is an n-type AlGaN layer, 204 is a high resistance region, 205 is a Ti / Al source electrode, 206 is a Ti / Al drain electrode, and 207 is a PdSi gate electrode. , 208 is a SiN film, 209 is a BCB film, 210 is a source wiring Au plating, 211 is a polymer holding material film, 212 is a drain Au plating wiring, and 213 is a gate Au plating wiring. Here, for example, after forming an undoped GaN layer and an n-type AlGaN layer in this order on a sapphire substrate by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), high resistance is obtained as shown in FIG. Forming a control region. The n-type AlGaN layer has an Al composition of 26%, and Si is doped in the whole layer or a part thereof. A typical carrier concentration is 4 × 10 13 cm −3 . Here, for example, when a crystal is grown on a sapphire (0001) plane, a sheet carrier of about 1 × 10 13 cm −3 is generated at the heterointerface even if undoped on the GaN (0001) plane due to the influence of the internal electric field due to polarization. Not necessary. In addition, a GaN (11-20) plane is formed on the sapphire (1-102) plane, the so-called R plane, and a polarization field and sheet carrier due to this polarization do not occur on this plane. Can be formed. The high resistance region is formed, for example, by selective oxidation or selective implantation of ions such as B. Further, a through hole for completely removing the epitaxial growth layer is formed in a part of the portion where the gate electrode or the drain electrode is formed by dry etching such as ICP (Inductive Coupled Plasma) etching. Etching is stopped at the surface of the sapphire and has a depth of about 2 to 3 μm, for example. Further, Ti / Al source and drain electrodes and a PdSi gate electrode are formed by, for example, electron beam evaporation and a lift-off method. The through hole is filled with Ti / Ai or PdSi, or is filled with an electrode such as Au by vacuum deposition separately from the electrode formation. The through hole of the gate electrode is formed by a pad portion formed on the surface of the high resistance region. Subsequently, for example, a 500 nm SiN film is formed by, for example, a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and a BCB film is formed thereon by a coating method to have a thickness of, for example, 3 μm. Further, an opening is formed in the SiN film and the BCB film on the source electrode, and a source wiring is formed by Au plating so as to fill the opening. The source wiring is formed so as to cover the entire BCB film. A polymer film holding material having a thickness of about 100 μm is bonded to the Au plated wiring. The polymer film is made of polyester, for example, and is connected to the Au-plated wiring through an adhesive layer that foams when heated and loses its adhesive strength. Subsequently, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) is irradiated from the back surface of the sapphire substrate while scanning in the wafer surface. The irradiated laser light is not absorbed by the sapphire substrate, but is absorbed only by GaN. Therefore, GaN bonds are decomposed near the interface with the sapphire substrate due to local heat generation. As a result, the sapphire substrate is separated, and a GaN-based transistor structure can be obtained. As a light source to be used, the third harmonic of a YAG laser (wavelength 355 nm) or a mercury lamp emission line (wavelength 365 nm) may be used. Further, as a method of separating the substrate, the substrate may be removed by polishing. Finally, the holding material is heated to, for example, 150 ° C. and separated. As described above, the GaN-based transistor structure separated from the sapphire substrate has through holes formed in the drain and gate electrode portions, and the drain and gate wiring are Au plated on the surface of the undoped GaN layer through the through holes. Form with. The wiring metal and source wiring may form a microstrip line. In this embodiment, a field effect transistor excellent in heat dissipation and high frequency characteristics can be realized with a smaller chip area.

図3は、本発明の第2の実施例における電界効果トランジスタ集積回路の断面図である。同図において、301は半絶縁性SiC基板、302はAu/AuSn/Au電極、303はSiN膜、304はn型AlGaN層、305はアンドープGaN層、306はAlNバッファ層、307はTi/Alソース電極、308はTi/Alドレイン電極、309はPdSiゲート電極、310は高抵抗化領域、311はソース電極用Auメッキ配線、312はドレイン電極用Auメッキ配線、313はゲート電極用Auメッキ配線である。   FIG. 3 is a cross-sectional view of a field effect transistor integrated circuit according to the second embodiment of the present invention. In the figure, 301 is a semi-insulating SiC substrate, 302 is an Au / AuSn / Au electrode, 303 is a SiN film, 304 is an n-type AlGaN layer, 305 is an undoped GaN layer, 306 is an AlN buffer layer, and 307 is a Ti / Al Source electrode, 308 is Ti / Al drain electrode, 309 is PdSi gate electrode, 310 is high resistance region, 311 is Au plating wiring for source electrode, 312 is Au plating wiring for drain electrode, 313 is Au plating wiring for gate electrode It is.

図1は第2の実施例における、エピタキシャル成長に用いた基板を分離除去し形成する窒化物半導体を用いた電界効果トランジスタの構造を示している。ここでは例えば厚さ150μm以上の半絶縁性SiC基板の上にAu/AuSn/Au電極が形成されており、この電極はAuメッキにより構成されるドレイン及びゲート電極の配線金属と接続されている。これらの配線金属より上方にSiNパッシベーション膜、電界効果トランジスタを構成する電極、n型AlGaN層、アンドープGaN層、AlNバッファ層、BCB膜、表面側のソース配線金属がこの順に形成されており、前記n型AlGaN層の一部の表面が例えば選択酸化やイオン注入により高抵抗化されている。さらに、前記SiN膜にドレイン及びゲート電極下方にて貫通穴が形成され、前記Au/AuSn/Au電極と前記ソース及びドレイン電極が電気的に接続されている。前記AlNバッファ層、アンドープGaN及びn型AlGaN層にソース電極の上方にて貫通穴が形成され、その上方にソース電極用Auメッキ配線が形成されている。Au/AuSn/Au電極をチップの外部へ引き出し電界効果トランジスタを形成する。電極を引き出す形態としては上方の電界効果トランジスタの面積を下方の半絶縁性SiC基板の面積を小さくして引き出し部分を設ける、あるいは半絶縁性SiC基板にも貫通孔を設けてSiC基板の裏面側にも電極パターンを形成することが考えられる。ここでは前記n型AlGaN層あるいは前記高抵抗化領域上に配線金属を形成し、前記ソース電極用Auメッキとの間にマイクロストリップ線路を形成し、これを前記電界効果トランジスタの一つあるいは複数個と組み合わせてミリ波集積回路を形成する形でも良い。本実施例においては、BCB膜を厚膜化することで寄生容量を低減できるので、高周波特性に優れた電界効果トランジスタを実現することが可能となる。また、エピタキシャル成長に用いた基板に貫通孔を開けることなくエピタキシャル成長層のみに貫通孔を開ける工程のみでマイクロストリップ線路を実現でき、より間便に小さなチップ面積で高周波集積回路を形成できる。BCBは前述の通り低誘電率であるため、より導体損失の小さなマイクロストリップ線路を実現できる。   FIG. 1 shows the structure of a field effect transistor using a nitride semiconductor formed by separating and removing a substrate used for epitaxial growth in the second embodiment. Here, for example, an Au / AuSn / Au electrode is formed on a semi-insulating SiC substrate having a thickness of 150 μm or more, and this electrode is connected to the wiring metal of the drain and gate electrodes formed by Au plating. Above these wiring metals, a SiN passivation film, an electrode constituting a field effect transistor, an n-type AlGaN layer, an undoped GaN layer, an AlN buffer layer, a BCB film, and a source wiring metal on the surface side are formed in this order, A part of the surface of the n-type AlGaN layer has a high resistance by, for example, selective oxidation or ion implantation. Furthermore, through holes are formed in the SiN film below the drain and gate electrodes, and the Au / AuSn / Au electrode and the source and drain electrodes are electrically connected. A through hole is formed above the source electrode in the AlN buffer layer, undoped GaN, and n-type AlGaN layer, and an Au plated wiring for the source electrode is formed above the through hole. A field effect transistor is formed by pulling the Au / AuSn / Au electrode out of the chip. As a form of drawing out the electrode, the area of the upper field effect transistor is made smaller and the area of the lower semi-insulating SiC substrate is made smaller to provide a lead-out portion, or a through-hole is also provided in the semi-insulating SiC substrate, and the back side of the SiC substrate It is also conceivable to form an electrode pattern. Here, a wiring metal is formed on the n-type AlGaN layer or the high resistance region, and a microstrip line is formed between the source electrode and the Au plating, and this is used as one or a plurality of the field effect transistors. In combination, the millimeter wave integrated circuit may be formed. In this embodiment, since the parasitic capacitance can be reduced by increasing the thickness of the BCB film, a field effect transistor having excellent high frequency characteristics can be realized. In addition, a microstrip line can be realized only by a process of forming a through hole only in an epitaxial growth layer without forming a through hole in a substrate used for epitaxial growth, and a high-frequency integrated circuit can be formed more easily with a small chip area. Since BCB has a low dielectric constant as described above, a microstrip line with smaller conductor loss can be realized.

図3に示す電界効果トランジスタ集積回路を作製するためには、例えば図4に示す製造方法が考えられる。図4は、本発明の第2の実施例における電界効果トランジスタ集積回路の製造方法を示す構成図である。同図において、401はSi(111)基板、402はAlNバッファ層、403はアンドープGaN層、404はn型AlGaN層、405は高抵抗化領域、406はTi/Alソース電極、407はTi/Alドレイン電極、408はPdSiゲート電極、409はドレインAuメッキ配線、410はゲートAuメッキ配線、411はSiN膜、412は半絶縁性SiC基板、413はAu/AuSn/Au電極、414はBCB膜、415はソース配線Auメッキである。ここでは、例えばSi(111)基板上にMOCVDにより、AlNバッファ層、アンドープGaN層、n型AlGaN層をこの順に形成した後に、図4(b)に示す通り高抵抗化領域及びTi/Alソース・ドレイン電極とPdSiゲート電極を形成する。電極形成後、SiNパッシベーション膜を例えば300nm程度プラズマCVD法により形成する。高抵抗化領域上に形成されたゲートパッド電極部分とドレイン電極上で、例えば反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching:RIE)により開口部を形成した後にこれらの開口部を介してn型AlGaN層のドレイン及びゲート電極と接続されるAuメッキ配線を形成する(図4(c))。それとは別に半絶縁性SiC基板を準備し、表面側にAu/AuSn/Au電極パターンを形成する。前記SiC基板上に形成されたAu/AuSn/Au電極パターンとSi基板上に形成されたAuメッキ配線を加圧し加熱することで貼り合わせる。前記ウエハ貼り合わせ後、Si基板を例えばフッ化水素酸と硝酸の混合液により選択的に除去する。Si基板除去後に露出したAlNバッファ層上にBCB膜を形成する。ソース電極の上部にてBCB膜とAlNバッファ層、アンドープGaN層、n型AlGaN層に貫通孔を形成する。前記貫通孔の形成はICP(Inductive Coupled Plasma)エッチングなどのドライエッチングを用い行う。この貫通孔を埋める形で前記BCB膜上部にソース配線Auメッキを形成する。n型AlGaN層上の電極金属ととソース配線メッキによりマイクロストリップライン線路を形成する形でも良い。本実施例においては、SiC基板を介して放熱に優れ、また低誘電率であるBCB膜の使用により高周波特性に優れた電界効果トランジスタ及び低導体損失のマイクロストリップ線路を実現できる。また、より小さなチップ面積にて高周波集積回路を実現できる。   In order to fabricate the field effect transistor integrated circuit shown in FIG. 3, for example, the manufacturing method shown in FIG. 4 can be considered. FIG. 4 is a block diagram showing a method of manufacturing a field effect transistor integrated circuit in the second embodiment of the present invention. In the figure, 401 is a Si (111) substrate, 402 is an AlN buffer layer, 403 is an undoped GaN layer, 404 is an n-type AlGaN layer, 405 is a high resistance region, 406 is a Ti / Al source electrode, and 407 is a Ti / Al source electrode. Al drain electrode, 408 is PdSi gate electrode, 409 is drain Au plating wiring, 410 is gate Au plating wiring, 411 is SiN film, 412 is semi-insulating SiC substrate, 413 is Au / AuSn / Au electrode, 414 is BCB film , 415 is a source wiring Au plating. Here, for example, after forming an AlN buffer layer, an undoped GaN layer, and an n-type AlGaN layer in this order on a Si (111) substrate by MOCVD, a high resistance region and a Ti / Al source are formed as shown in FIG. -A drain electrode and a PdSi gate electrode are formed. After the electrode formation, a SiN passivation film is formed by a plasma CVD method, for example, about 300 nm. On the gate pad electrode portion and the drain electrode formed on the high resistance region, for example, after forming an opening by reactive ion etching (RIE), the n-type AlGaN layer is formed through these openings. Au plated wiring connected to the drain and gate electrodes is formed (FIG. 4C). Separately, a semi-insulating SiC substrate is prepared, and an Au / AuSn / Au electrode pattern is formed on the surface side. The Au / AuSn / Au electrode pattern formed on the SiC substrate is bonded to the Au plating wiring formed on the Si substrate by applying pressure and heating. After the wafer bonding, the Si substrate is selectively removed with a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid, for example. A BCB film is formed on the AlN buffer layer exposed after removing the Si substrate. Through holes are formed in the BCB film, the AlN buffer layer, the undoped GaN layer, and the n-type AlGaN layer above the source electrode. The through holes are formed by dry etching such as ICP (Inductive Coupled Plasma) etching. Source wiring Au plating is formed on the BCB film so as to fill the through hole. A microstrip line may be formed by electrode metal on the n-type AlGaN layer and source wiring plating. In the present embodiment, a field effect transistor excellent in high frequency characteristics and a microstrip line with low conductor loss can be realized by using a BCB film having excellent heat dissipation through a SiC substrate and having a low dielectric constant. In addition, a high-frequency integrated circuit can be realized with a smaller chip area.

図5は、本発明の第3の実施例における電界効果トランジスタ集積回路の断面図である。同図において、501はSi(100)基板、502はアンドープGaN層、503はn型AlGaN層、504はTi/Alソース電極、505はTi/Alドレイン電極、506はPdSiゲート電極、507は高抵抗化領域、508はSiN膜、509はソース電極用Auメッキ配線、510はAu/AuSn/Au電極、511はドレイン電極用Auメッキ配線、512はゲート電極用Auメッキ配線である。   FIG. 5 is a cross-sectional view of a field effect transistor integrated circuit according to the third embodiment of the present invention. In the figure, 501 is a Si (100) substrate, 502 is an undoped GaN layer, 503 is an n-type AlGaN layer, 504 is a Ti / Al source electrode, 505 is a Ti / Al drain electrode, 506 is a PdSi gate electrode, and 507 is a high The resistance region, 508 is an SiN film, 509 is an Au plated wiring for a source electrode, 510 is an Au / AuSn / Au electrode, 511 is an Au plated wiring for a drain electrode, and 512 is an Au plated wiring for a gate electrode.

図5は第3の実施例における、エピタキシャル成長に用いた基板を分離除去し形成する窒化物半導体を用いた電界効果トランジスタの構造を示している。ここでは例えば厚さ150μm以上のSi(100)基板の上にAu/AuSn/Au電極、ソース電極用Auメッキ配線、アンドープGaN層、n型AlGaN層がこの順に形成されており、n型AlGaN層とアンドープGaN層の一部に高抵抗化領域が、n型AlGaN層表面にソース・ドレイン及びゲート電極が形成されている。前記ソース電極とソース電極用Auメッキ配線はアンドープGaN層及びn型AlGaN層内に形成された貫通孔を介して接続されている。n型AlGaN層に接する形で形成された電極及びn型AlGaN層の上部にSiN膜が形成され、前記SiN膜にドレイン電極及びゲートパッド電極上部にて開口部が形成されている。この開口部を介して、SIN表面にドレイン電極用Auメッキ配線とゲート電極用Auメッキ配線が形成されている。これらの配線金属は前記ソース電極用Auメッキとの間にマイクロストリップ線路を形成し、これを前記電界効果トランジスタの一つあるいは複数個と組み合わせてミリ波集積回路を形成する形でも良い。本実施例においては、サファイア基板を分離しSi基板上に転写することで放熱に優れた電界効果トランジスタを実現することが可能となる。また、エピタキシャル成長に用いた基板に貫通孔を開けることなくエピタキシャル成長層のみに貫通孔を開ける工程のみでマイクロストリップ線路を実現でき、より間便に小さなチップ面積で高周波集積回路を形成できる。   FIG. 5 shows a structure of a field effect transistor using a nitride semiconductor formed by separating and removing a substrate used for epitaxial growth in the third embodiment. Here, for example, an Au / AuSn / Au electrode, an Au-plated wiring for a source electrode, an undoped GaN layer, and an n-type AlGaN layer are formed in this order on a Si (100) substrate having a thickness of 150 μm or more. A high resistance region is formed in a part of the undoped GaN layer, and source / drain and gate electrodes are formed on the surface of the n-type AlGaN layer. The source electrode and the Au plating wiring for the source electrode are connected through a through hole formed in the undoped GaN layer and the n-type AlGaN layer. An SiN film is formed on the electrode formed in contact with the n-type AlGaN layer and the n-type AlGaN layer, and an opening is formed in the SiN film above the drain electrode and the gate pad electrode. Through this opening, a drain electrode Au plated wiring and a gate electrode Au plated wiring are formed on the SIN surface. These wiring metals may form a microstrip line between the Au plating for the source electrode and combine it with one or more of the field effect transistors to form a millimeter wave integrated circuit. In this embodiment, a field effect transistor excellent in heat dissipation can be realized by separating the sapphire substrate and transferring it onto the Si substrate. In addition, a microstrip line can be realized only by a process of forming a through hole only in an epitaxial growth layer without forming a through hole in a substrate used for epitaxial growth, and a high-frequency integrated circuit can be formed more easily with a small chip area.

図5に示す電界効果トランジスタ集積回路を作製するためには、例えば図6に示す製造方法が考えられる。図6は、本発明の第3の実施例における電界効果トランジスタ集積回路の製造方法を示す構成図である。同図において、601はサファイア基板、602はアンドープGaN層、603はn型AlGaN層、604は高抵抗化領域、605はTi/Alソース電極、606はTi/Alドレイン電極、607はPdSiゲート電極、608はドレインAuメッキ配線、609はゲートAuメッキ配線、610はSiN膜、611は高分子保持材フィルム、612はSi(100)基板、613はソースAuメッキ配線、614はAu/AuSn/Au電極である。ここでは、例えばサファイア基板上にMOCVDにより、アンドープGaN層、n型AlGaN層をこの順に形成した後に、図6(b)に示す通り高抵抗化領域高抵抗化領域及びTi/Alソース・ドレイン電極とPdSiゲート電極を形成する。電極形成後、SiNパッシベーション膜を例えば300nm程度プラズマCVD法により形成する。高抵抗化領域上に形成されたゲートパッド電極部分とドレイン電極上で、例えばRIEにより開口部を形成した後にこれらの開口部を介してn型AlGaN層のドレイン及びゲート電極と接続されるAuメッキ配線を形成する(図6(c))。このAuメッキ配線に厚さ約100μmの高分子フィルム保持材を接着する。高分子フィルムは第1の実施例と同様、加熱することにより発泡し接着力がなくなる接着層を介してAuメッキ配線に接続されている。続いて、サファイア基板裏面から、KrFエキシマレーザ(波長248nm)をウエハ面内にてスキャンする形で照射し、界面付近のGaNを分解することでサファイア基板を分離する。サファイア基板を分離後、露出したアンドープGaN表面よりソース電極部分にて貫通孔を例えばICPドライエッチングにより形成し。この貫通孔を埋める形で、前記アンドープGaN層表面にソースAuメッキ配線を形成する。それとは別にSi(100)基板を準備し、表面側にAu/AuSn/Au電極を形成する。前記Si基板上に形成されたAu/AuSn/Au電極とSi基板上に形成されたAuメッキ配線を加圧し加熱することで貼り合わせる。前記ウエハ貼り合わせ後、Si基板を例えばフッ化水素酸と硝酸の混合液により選択的に除去する。さらに、前記高分子保持材フィルムを例えば150℃に加熱し分離する。前述の通り、サファイア基板より分離したGaN系トランジスタ構造のソース電極部分に貫通孔が形成されており、この貫通孔を介してソース電極がSi基板に接続されている。SiNパッシベーション膜と前記ソースAuメッキ配線にてマイクロストリップ線路を形成する形でも良い。本実施例においては、放熱および高周波特性に優れた電界効果トランジスタをより小さなチップ面積にて実現できる。   In order to fabricate the field effect transistor integrated circuit shown in FIG. 5, for example, the manufacturing method shown in FIG. 6 can be considered. FIG. 6 is a block diagram showing a method of manufacturing a field effect transistor integrated circuit in the third embodiment of the present invention. In the figure, 601 is a sapphire substrate, 602 is an undoped GaN layer, 603 is an n-type AlGaN layer, 604 is a high resistance region, 605 is a Ti / Al source electrode, 606 is a Ti / Al drain electrode, and 607 is a PdSi gate electrode. , 608 is drain Au plating wiring, 609 is gate Au plating wiring, 610 is SiN film, 611 is polymer holding material film, 612 is Si (100) substrate, 613 is source Au plating wiring, 614 is Au / AuSn / Au Electrode. Here, for example, after forming an undoped GaN layer and an n-type AlGaN layer in this order on a sapphire substrate by MOCVD, a high resistance region, a high resistance region, and a Ti / Al source / drain electrode as shown in FIG. And forming a PdSi gate electrode. After the electrode formation, a SiN passivation film is formed by a plasma CVD method, for example, about 300 nm. Au plating connected to the drain and gate electrodes of the n-type AlGaN layer through these openings after forming openings on the gate pad electrode and drain electrodes formed on the high resistance region, for example, by RIE A wiring is formed (FIG. 6 (c)). A polymer film holding material having a thickness of about 100 μm is bonded to the Au plated wiring. Similar to the first embodiment, the polymer film is connected to the Au-plated wiring through an adhesive layer that is foamed by heating and loses its adhesive force. Subsequently, from the rear surface of the sapphire substrate, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) is irradiated in a scanning manner within the wafer surface, and the sapphire substrate is separated by decomposing GaN near the interface. After separating the sapphire substrate, a through hole is formed in the source electrode portion from the exposed undoped GaN surface by, for example, ICP dry etching. A source Au plated wiring is formed on the surface of the undoped GaN layer so as to fill the through hole. Separately, a Si (100) substrate is prepared, and Au / AuSn / Au electrodes are formed on the surface side. The Au / AuSn / Au electrode formed on the Si substrate is bonded to the Au plated wiring formed on the Si substrate by applying pressure and heating. After the wafer bonding, the Si substrate is selectively removed with a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid, for example. Further, the polymer holding material film is separated by heating to 150 ° C., for example. As described above, a through hole is formed in the source electrode portion of the GaN transistor structure separated from the sapphire substrate, and the source electrode is connected to the Si substrate through the through hole. A microstrip line may be formed by a SiN passivation film and the source Au plating wiring. In this embodiment, a field effect transistor excellent in heat dissipation and high frequency characteristics can be realized with a smaller chip area.

前記の図1〜6に示す実施例で用いたGaNの結晶成長に用いるSi基板及びサファイア基板はいかなる面方位でも良く、また例えば(0001)面や(111)面等の代表面からオフアングルのついた面方位であっても良い。とくに(11-20)面や(1-100)面などの無極性面上では分極の影響を受けずにノーマりオフ特性を示すトランジスタを容易に構成できパワースイッチング素子として有利である。結晶成長に用いる基板はSiCあるいはZnOあるいはSiあるいはGaAsあるいはGaPあるいはInPあるいはLiGaO2あるいはLiAlO2あるいはこれらの混晶などであっても良い。バッファ層は例えばSi上ではAlN層のみならず、バッファ層上に良好なGaN結晶が形成できる限りは例えばGaN/AlNの周期構造を含む形、あるいはGaNあるいはいかなる組成比の窒化物半導体層であって良い。ここで示した電界効果トランジスタのエピタキシャル成長層は所望のトランジスタ特性が実現できる限りはいかなる組成比、あるいはいかなる多層構造を含んでも良く、その結晶成長方法はMOCVDでなく、例えば、分子線エピタキシー(Molecular Beam Epitaxy:MBE)あるいはハイドライド気相成長法(Hydride Vapor Phase Epitaxy:HVPE)による層を含む形でも良い。前記電界効果トランジスタのエピタキシャル成長層はAs,PなどのV族元素あるいはBなどのIII族元素を構成元素として含んでいても良い。 The Si substrate and sapphire substrate used for crystal growth of GaN used in the embodiments shown in FIGS. 1 to 6 may have any plane orientation, and for example, an off-angle from a representative plane such as the (0001) plane or the (111) plane. It may be a plane orientation. In particular, on nonpolar surfaces such as the (11-20) plane and the (1-100) plane, a transistor exhibiting normally-off characteristics without being affected by polarization can be easily configured, which is advantageous as a power switching element. The substrate used for crystal growth may be SiC, ZnO, Si, GaAs, GaP, InP, LiGaO 2, LiAlO 2 or a mixed crystal thereof. The buffer layer is not only an AlN layer on Si, for example, as long as a good GaN crystal can be formed on the buffer layer, for example, a shape containing a GaN / AlN periodic structure, or GaN or a nitride semiconductor layer of any composition ratio. Good. The epitaxial growth layer of the field effect transistor shown here may include any composition ratio or any multilayer structure as long as the desired transistor characteristics can be realized, and the crystal growth method is not MOCVD, for example, molecular beam epitaxy (Molecular Beam Epitaxy). Epitaxy (MBE) or hydride vapor phase epitaxy (HVPE) may be included. The epitaxial growth layer of the field effect transistor may contain a group V element such as As or P or a group III element such as B as a constituent element.

本発明に係る電界効果トランジスタ集積回路は、車載レーダや携帯電話の基地局等で用いられる高周波トランジスタあるいはこれらの集積回路として有用である。   The field effect transistor integrated circuit according to the present invention is useful as a high-frequency transistor used in an on-vehicle radar, a mobile phone base station, or the like, or an integrated circuit thereof.

本発明の第1の実施例における電界効果トランジスタを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the field effect transistor in 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例における電界効果トランジスタの製造方法を示す構成図である。It is a block diagram which shows the manufacturing method of the field effect transistor in 1st Example of this invention. 本発明の第2の実施例における電界効果トランジスタを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the field effect transistor in the 2nd Example of this invention. 本発明の第2の実施例における電界効果トランジスタの製造方法を示す構成図である。It is a block diagram which shows the manufacturing method of the field effect transistor in 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例における電界効果トランジスタを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the field effect transistor in the 3rd Example of this invention. 本発明の第3の実施例における電界効果トランジスタの製造方法を示す構成図である。It is a block diagram which shows the manufacturing method of the field effect transistor in the 3rd Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101 ソース電極用Auメッキ
102 BCB(ベンゾシクロブテン)膜
103 SiN膜
104 高抵抗化領域
105 n型AlGaN層
106 アンドープGaN層
107 Ti/Alソース電極
108 Ti/Alドレイン電極
109 PdSiゲート電極
110 ドレイン電極用Auメッキ配線
111 ゲート電極用Auメッキ配線
201 サファイア基板
202 アンドープGaN層
203 n型AlGaN層
204 高抵抗化領域
205 Ti/Alソース電極
206 Ti/Alドレイン電極
207 PdSiゲート電極
208 SiN膜
209 BCB膜
210 ソース配線Auメッキ
211 高分子保持材フィルム
212 ドレインAuメッキ配線
213 ゲートAuメッキ配線
301 半絶縁性SiC基板
302 Au/AuSn/Au電極
303 SiN膜
304 n型AlGaN層
305 アンドープGaN層
306 AlNバッファ層
307 Ti/Alソース電極
308 Ti/Alドレイン電極
309 PdSiゲート電極
310 高抵抗化領域
311 ソース電極用Auメッキ配線
312 ドレイン電極用Auメッキ配線
313 ゲート電極用Auメッキ配線
401 Si(111)基板
402 AlNバッファ層
403 アンドープGaN層
404 n型AlGaN層
405 高抵抗化領域
406 Ti/Alソース電極
407 Ti/Alドレイン電極
408 PdSiゲート電極
409 ドレインAuメッキ配線
410 ゲートAuメッキ配線
411 SiN膜
412 半絶縁性SiC基板
413 Au/AuSn/Au電極
414 BCB膜
415 ソース配線Auメッキ
501 Si(100)基板
502 アンドープGaN層
503 n型AlGaN層
504 Ti/Alソース電極
505 Ti/Alドレイン電極
506 PdSiゲート電極
507 高抵抗化領域
508 SiN膜
509 ソース電極用Auメッキ配線
510 Au/AuSn/Au電極
511 ドレイン電極用Auメッキ配線
512 ゲート電極用Auメッキ配線
601 サファイア基板
602 アンドープGaN層
603 n型AlGaN層
604 高抵抗化領域
605 Ti/Alソース電極
606 Ti/Alドレイン電極
607 PdSiゲート電極
608 ドレインAuメッキ配線
609 ゲートAuメッキ配線
610 SiN膜
611 高分子保持材フィルム
612 Si(100)基板
613 ソースAuメッキ配線
614 Au/AuSn/Au電極
101 Au plating for source electrode
102 BCB (benzocyclobutene) membrane
103 SiN film
104 High resistance region
105 n-type AlGaN layer
106 Undoped GaN layer
107 Ti / Al source electrode
108 Ti / Al drain electrode
109 PdSi gate electrode
110 Au plated wiring for drain electrode
111 Au-plated wiring for gate electrode
201 Sapphire substrate
202 Undoped GaN layer
203 n-type AlGaN layer
204 High resistance region
205 Ti / Al source electrode
206 Ti / Al drain electrode
207 PdSi gate electrode
208 SiN film
209 BCB membrane
210 Source wiring Au plating
211 Polymer holding material film
212 Drain Au plating wiring
213 Gate Au plating wiring
301 Semi-insulating SiC substrate
302 Au / AuSn / Au electrode
303 SiN film
304 n-type AlGaN layer
305 Undoped GaN layer
306 AlN buffer layer
307 Ti / Al source electrode
308 Ti / Al drain electrode
309 PdSi gate electrode
310 High resistance region
311 Au plated wiring for source electrode
312 Au plated wiring for drain electrode
313 Au plating wiring for gate electrode
401 Si (111) substrate
402 AlN buffer layer
403 Undoped GaN layer
404 n-type AlGaN layer
405 High resistance region
406 Ti / Al source electrode
407 Ti / Al drain electrode
408 PdSi gate electrode
409 Drain Au plating wiring
410 Gate Au plating wiring
411 SiN film
412 Semi-insulating SiC substrate
413 Au / AuSn / Au electrode
414 BCB membrane
415 Source wiring Au plating
501 Si (100) substrate
502 Undoped GaN layer
503 n-type AlGaN layer
504 Ti / Al source electrode
505 Ti / Al drain electrode
506 PdSi gate electrode
507 High resistance region
508 SiN film
509 Au plated wiring for source electrode
510 Au / AuSn / Au electrode
511 Au plated wiring for drain electrode
512 Au plated wiring for gate electrode
601 Sapphire substrate
602 Undoped GaN layer
603 n-type AlGaN layer
604 High resistance region
605 Ti / Al source electrode
606 Ti / Al drain electrode
607 PdSi gate electrode
608 Drain Au plating wiring
609 Gate Au plating wiring
610 SiN film
611 Polymer holding material film
612 Si (100) substrate
613 Source Au plating wiring
614 Au / AuSn / Au electrode

Claims (22)

導電性材料の上方に半導体層がこの順に形成され、ソース及びドレイン及びゲート電極が第一の半導体層に接し、かつ前記導電性材料と前記半導体層の間に位置する形で形成され、さらに前記半導体層に貫通孔が形成され、前記貫通孔を介して、前記電極のいずれかが前記半導体層において前記電極の形成されていない側の表面に形成された配線金属と電気的に接続され、前記導電性材料と前記電極のいずれかが電気的に接続されていることを特徴とする電界効果トランジスタ集積回路。   A semiconductor layer is formed in this order above the conductive material, and a source, a drain, and a gate electrode are formed in contact with the first semiconductor layer and positioned between the conductive material and the semiconductor layer, and A through hole is formed in the semiconductor layer, and through the through hole, one of the electrodes is electrically connected to a wiring metal formed on the surface of the semiconductor layer on which the electrode is not formed, A field effect transistor integrated circuit, wherein a conductive material and one of the electrodes are electrically connected. 前記導電性材料と前記配線金属がマイクロストリップ線路を形成することを特徴とする、請求項1記載の電界効果トランジスタ集積回路。   2. The field effect transistor integrated circuit according to claim 1, wherein the conductive material and the wiring metal form a microstrip line. 前記配線金属の上方に前記導電性材料よりも放熱に優れた基板が形成されていることを特徴とする、請求項1及び2記載の電界効果トランジスタ集積回路。   3. The field effect transistor integrated circuit according to claim 1, wherein a substrate that is more radiant than the conductive material is formed above the wiring metal. 前記放熱に優れた基板がSiCあるいはAlNにより構成されていることを特徴とする、請求項3記載の電界効果トランジスタ集積回路。   4. The field effect transistor integrated circuit according to claim 3, wherein the substrate excellent in heat dissipation is made of SiC or AlN. 前記導電性材料の少なくとも一部が金属厚膜で構成されていることを特徴とする、請求項1及び2記載の電界効果トランジスタ集積回路。   3. The field effect transistor integrated circuit according to claim 1, wherein at least a part of the conductive material is formed of a metal thick film. 前記金属厚膜はAuあるいはAgあるいはCuのメッキ層により構成されていることを特徴とする、請求項5記載の電界効果トランジスタ集積回路。   6. The field effect transistor integrated circuit according to claim 5, wherein the thick metal film is formed of a plated layer of Au, Ag, or Cu. 前記導電性材料の少なくとも一部が導電性半導体基板で構成されていることを特徴とする、請求項1及び2記載の電界効果トランジスタ集積回路。   3. The field effect transistor integrated circuit according to claim 1, wherein at least a part of the conductive material is formed of a conductive semiconductor substrate. 前記半導体層と前記導電性半導体基板の間に位置する形でAuSnを含む電極が形成されていることを特徴とする、請求項7記載の電界効果トランジスタ集積回路。   8. The field effect transistor integrated circuit according to claim 7, wherein an electrode containing AuSn is formed so as to be positioned between the semiconductor layer and the conductive semiconductor substrate. 前記半導体層と前記導電性材料の間、あるいは前記半導体層と配線金属の間に位置する形で比誘電率が3.9未満である絶縁膜が形成され、前記絶縁膜に形成された開口部を介して、前記電極のいずれかと前記導電性材料あるいは配線金属が電気的に接続されていることを特徴とする、請求項1及び2記載の電界効果トランジスタ集積回路。   An insulating film having a relative dielectric constant of less than 3.9 is formed between the semiconductor layer and the conductive material, or between the semiconductor layer and the wiring metal, and through an opening formed in the insulating film. 3. The field effect transistor integrated circuit according to claim 1, wherein any one of the electrodes and the conductive material or the wiring metal are electrically connected. 前記絶縁膜がベンゾシクロブテンにより構成されていることを特徴とする、請求項9記載の電界効果トランジスタ集積回路。   10. The field effect transistor integrated circuit according to claim 9, wherein the insulating film is made of benzocyclobutene. 前記半導体層において前記電極が形成されている表面の一部に高抵抗化領域が形成されており、前記貫通孔の少なくとも一つが前記高抵抗化領域を貫通する形で形成されていることを特徴とする、請求項1及び2に記載の電界効果トランジスタ集積回路。   A high resistance region is formed in a part of a surface of the semiconductor layer where the electrode is formed, and at least one of the through holes is formed so as to penetrate the high resistance region. The field effect transistor integrated circuit according to claim 1 or 2. 前記半導体層が窒素を含む化合物半導体により構成されていることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の電界効果トランジスタ集積回路。   The field effect transistor integrated circuit according to claim 1, wherein the semiconductor layer is made of a compound semiconductor containing nitrogen. 前記半導体層がAlGaNとGaNのヘテロ接合を含むことを特徴とする、請求項12記載の電界効果トランジスタ集積回路。   13. The field effect transistor integrated circuit according to claim 12, wherein the semiconductor layer includes a heterojunction of AlGaN and GaN. 基板板上にチャネル領域を有する半導体層を形成する工程と、
前記半導体層を貫通し基板表面へ達する貫通孔を形成する工程と、
前記半導体層表面にソース及びドレイン及びゲート電極を形成する工程と、
前記電極のいずれかと電気的に接続される導電性材料を形成する工程と、前記基板を半導体層より分離する工程と、
前記貫通孔を介して前記電極と電気的に接続される配線金属を形成する工程を含むことを特徴とする電界効果トランジスタ集積回路の製造方法。
Forming a semiconductor layer having a channel region on a substrate plate;
Forming a through hole penetrating the semiconductor layer and reaching the substrate surface;
Forming a source, a drain and a gate electrode on the surface of the semiconductor layer;
Forming a conductive material electrically connected to any of the electrodes; separating the substrate from the semiconductor layer;
A method of manufacturing a field effect transistor integrated circuit comprising the step of forming a wiring metal electrically connected to the electrode through the through hole.
前記導電性材料よりも放熱に優れた基板上に第二の配線金属を形成し前記配線金属と接着させる工程を含むことを特徴とする、請求項14記載の電界効果トランジスタ集積回路の製造方法。   15. The method of manufacturing a field effect transistor integrated circuit according to claim 14, further comprising a step of forming a second wiring metal on a substrate that has better heat dissipation than the conductive material and bonding the second wiring metal to the wiring metal. 前記配線金属を保持材料に接着させる工程と、前記導電性材料に半導体基板を接着させる工程と、前記保持材料を前記配線金属より分離させる工程を含むことを特徴とする、請求項14記載の電界効果トランジスタ集積回路の製造方法。   15. The electric field according to claim 14, comprising a step of bonding the wiring metal to a holding material, a step of bonding a semiconductor substrate to the conductive material, and a step of separating the holding material from the wiring metal. Manufacturing method of effect transistor integrated circuit. 前記基板を前記半導体層より分離する工程において、前記基板裏面より光を照射し、照射した光が前記基板では吸収されず半導体層の一部にて吸収され、前記半導体層の内部に前記半導体層が分解してなる層を形成することで分離を行うことを特徴とする、請求項14記載の電界効果トランジスタ集積回路の製造方法。   In the step of separating the substrate from the semiconductor layer, light is irradiated from the back surface of the substrate, and the irradiated light is not absorbed by the substrate but is absorbed by a part of the semiconductor layer, and the semiconductor layer is inside the semiconductor layer. 15. The method of manufacturing a field effect transistor integrated circuit according to claim 14, wherein the separation is performed by forming a layer formed by decomposing. 前記基板裏面より照射する光の光源が、パルス状に発振するレーザであることを特徴とする、請求項17記載の電界効果トランジスタ集積回路の製造方法。   18. The method of manufacturing a field effect transistor integrated circuit according to claim 17, wherein a light source of light irradiated from the back surface of the substrate is a laser that oscillates in a pulse shape. 前記半導体層が窒素を含む化合物半導体により構成される形で形成されることを特徴とする、請求項14〜18のいずれか1項に記載の電界効果トランジスタ集積回路の製造方法。   The method of manufacturing a field effect transistor integrated circuit according to claim 14, wherein the semiconductor layer is formed of a compound semiconductor containing nitrogen. 前記基板が、サファイアあるいはSiにより構成されていることを特徴とする、請求項19記載の電界効果トランジスタ集積回路の製造方法。   20. The method of manufacturing a field effect transistor integrated circuit according to claim 19, wherein the substrate is made of sapphire or Si. 前記半導体基板がSiにより構成されていることを特徴とする、請求項19記載の電界効果トランジスタ集積回路の製造方法。   20. The method of manufacturing a field effect transistor integrated circuit according to claim 19, wherein the semiconductor substrate is made of Si. 前記保持材料が高分子材料フィルムにより構成されていることを特徴とする、請求項19記載の電界効果トランジスタ集積回路の製造方法。   20. The method of manufacturing a field effect transistor integrated circuit according to claim 19, wherein the holding material is made of a polymer material film.
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